Java中使用堆栈类的优点和缺点及可替代方案

小小码 • 2023-11-16 12:30 • 代码笔记 • 阅读 84

大家好，我是考100分的小小码，祝大家学习进步，加薪顺利呀。今天说一说Java中使用堆栈类的优点和缺点及可替代方案,希望您对编程的造诣更进一步.

堆栈是非常常见和有用的数据结构，在处理许多问题时都很方便。

在这篇文章中，我们将讨论在Java中使用堆栈类的优点和缺点，并将探讨是否有任何替代方案来克服堆栈类的缺点。

Java中使用堆栈类的优点和缺点及可替代方案

照片：Brooke LarkonUnsplash

首先，让我们回顾一下什么是堆栈？

在计算机科学中，堆栈是一种抽象的数据类型，作为一个元素的集合。它支持两个主要的操作：推和弹。推指的是将一个元素添加到顶部，弹指的是将一个元素从顶部移除。

这种从顶部添加和删除元素的原则也被称为LIFO（Last In First Out）。

首先，让我们来介绍一下堆栈类的不足之处

1.堆栈是一个类，而不是像其他常见的数据结构一样是一个接口。

接口数据结构的好处是，一个类可以实现多个接口，但不能继承多个类。

因此，如果你想建立一个自定义的堆栈类，而你已经扩展了一些父类，那么你就不能扩展堆栈类。

因此，从面向对象的设计角度来看，接口数据结构提供了更多的灵活性。

2.堆栈类扩展了矢量类

是的，我也很震惊。

理想情况下，Stack类应该只支持push()、pop()、peek()和empty()等操作。但是由于Stack是一个子类矢量类的子类，它也有能力通过索引访问、插入和删除一个元素。(你可以在这里查看它支持的所有方法）。

这基本上打破了LIFO的定义。

例如，这个代码块工作正常。它打印出12。

import java.util.Stack;
public class StackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.add(0, 10);
        stack.push(12);
        System.out.println(stack.get(1));
    }
}

3.现在，让我们来谈谈迭代的问题

回顾一下，在这篇文章的开头，我们讨论了Stack数据结构遵循LIFO原则（意思是后进先出）。

因此，如果我们对Stack对象进行迭代，我们会认为它是从上到下的（就像一叠盘子一样），但事实并非如此。

让我们通过一个例子来理解这个问题。

import java.util.Stack;
public class StackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        for (int item: stack) {
            System.out.println(item);
        }
    }
}

这个代码块的输出是

Java中使用堆栈类的优点和缺点及可替代方案

上述代码块的输出。

但是根据后进先出的原则，它应该是3,2,1吧。

如何克服这些缺点呢？

有一个叫Deque 的接口可以克服上述的大部分缺点。让我们详细地看一下例子。

1.首先，它是一个接口

Deque是一个接口，所以我们可以灵活地创建自定义的Stack类，它可以继承其他的类，实现其他的接口，在此基础上还可以实现Deque接口。

2.不允许通过索引访问、插入和删除元素

Deque不允许通过其索引来访问、插入和删除元素。但由于它是一个双端队列，它支持从两端插入和删除。

因此，即使Deque不遵循后进先出的原则，但它显然比Stack类要好，Stack类曾经允许基于索引的插入/删除。

3.Deque在迭代中遵循LIFO顺序

当我们迭代一个Deque实例时，它从上到下迭代，就像堆栈数据结构所期望的那样。

让我们通过一个例子来理解这一点。

import java.util.Stack;
public class StackDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        for (int item: stack) {
            System.out.println(item);
        }
    }
}